Le transizioni di fase

Lo stato di una materia dipende delle sue forze intermolecolari (IMF) e dall'energia cinetica (K) delle sue particelle - siano esse molecole, ioni o atomi. L'identità chimica delle particelle in un liquido determina il tipo e la forza di attrazione intermolecolare possibile.

Il cambiamento di energia in un sistema determina le transizioni di fase. Per far passare la materia da uno stato all'altro bisogna aggiungere energia sufficiente a superare le forze intermolecolari che tengono insieme le particelle.

Figura 1: Le transizioni di fase.

Fusione

L'energia necessaria per rompere le forze intermolecolari e aumentare il moto delle particelle durante la transizione da solido a liquido si chiama calore latente di fusione, o entalpia di fusione, ΔH_fus.

Evaporazione

Il grado di moto delle particelle continua ad aumentare al salire della temperatura. Il moto delle particelle diventa più veloce e distanziato durante la transizione allo stato gassoso. A questo punto, vi sono ancora meno forze intermolecolari che tengono insieme le molecole. La transizione da liquido a gas si chiama evaporazione. L'energia coinvolta in questo cambiamento di fase si chiama calore latente di vaporizzazione, o entalpia di vaporizzazione, ΔH_vap.

Sublimazione

Alcuni solidi possono saltare la fase liquida e passare direttamente allo stato gassoso. La transizione da solido a gas si chiama sublimazione. L'energia necessaria per la sublimazione si chiama calore latente di sublimazione, o entalpia di sublimazione, ΔH_Sub.

In generale, il calore latente di sublimazione è molto più alto di quello di vaporizzazione; il calore latente di fusione ha il valore minore. Ciò perché le forze intermolecolari allo stato gassoso sono spezzate e deboli, mentre sono maggiori a quello liquido e intatte a quello solido. È necessaria più energia per rompere tutte le forze intermolecolari tra le particelle.